История создания радиатора системы охлаждения

Считается, что впервые концепция радиатора была применена на первом поступившем в 1886 году в свободную продажу серийном автомобиле Benz Velo. В дальнейшем идею развил Вильгельм Майбах, придумавший сотовый радиатор и применивший его в конструкции автомобиля Mercedes 35HP. Радиатор схожего вида применяется в системе охлаждения и в наши дни.
В наиболее ранних системах охлаждения двигателя отсутствовала помпа или, иначе, водяной насос, обеспечивающий принудительную циркуляцию агента (в те времена это была обычная вода). Без водяного насоса охлаждающая жидкость попадала в радиатор за счет эффекта термосифона. Как известно из курса физики, плотность воды падает при разгореве, и она начинает стремиться вверх. Поднявшись, вода попадала в радиатор через верхний патрубок. В радиаторе вода охлаждалась, плотность ее вырастала, она опускалась в нижнюю часть радиатора и попадала в двигатель через нижний патрубок. Однако с увеличением мощности автомобилей системы на основе эффекта термосифона быстро исчерпали себя по причине низкого КПД, и возобладали системы, построенные на основе центробежного насоса.
Конструкция радиатора:
Состоит радиатор из двух бачков, верхнего и нижнего, к которым присоединены патрубки системы охлаждения, и сердцевины - основного теплообменного элемента. Бачки бывают пластиковыми и металлическими. Основная часть сердцевины представляет собой набор бесшовных трубок из латуни или алюминия с толщиной стенок до 0,15 миллиметров, соединяющих верхний и нижний патрубки. Каждая трубка покрыта оребрением - тонкими гофрированными "в гармошку" лентами из меди или алюминия. Алюминиевые радиаторы отличаются меньшим весом, но быстрее разрушаются по причине сложностей со сваркой этого металла или по причине механических воздействий. Чтобы сравняться с латунным радиатором по теплообменным свойствам, алюминиевый радиатор должен быть больше и толще.В довоенных автомобилях применялись сотовые радиаторы, сделанные из отрезков латунных трубочек с пятиугольным сечением. Внутри трубок жидкость не циркулировала, и охлаждение осуществлялось исключительно контактом металлического оребрения с воздухом.
-------------------
В процессе развития автомобилестроения появлялось много новых компонентов. Но некоторые детали присутствовали в конструкции «самоходных повозок» практически с начала их эксплуатации. Один из таких компонентов – автомобильный радиатор, история создания которых восходит к концу XIX – началу XX века.
★Змеевики.★
До тех пор, пока двигатели были небольшой мощности, излишняя теплота рассеивалась прямо от двигателя и его узлов. При увеличении мощности стали применять первые радиаторы – в виде гладкостенной медной трубы, изогнутой в виде змеевика. В 1900 году было применено наружное оребрение этого змеевика.
★Сотовые» радиаторы★
В 1913 году появился первый пластинчатый паяный медно-латуный радиатор. Параллельно ему появилась конструкция радиатора, в которой воздух проходил по горизонтальным воздушным трубкам внутри бачка, количество этих трубок со временем становилось все больше, пока не получился сотовый радиатор, который был распространен до середины 30-х годов.
★Трубчато-пластинчатые и трубчато-ленточные радиаторы★
Сотовые радиаторы достаточно трудоемки в производстве, громоздкие и тяжелые. Основной стимул развития автомобильных теплообменников – увеличение мощности двигателей и сокращение подкапотного пространства – заставил разрабатывать более сложные конструкции. У радиаторов появляются латунные донья, куда запаиваются медные трубки, окруженные стальными пластинами (трубчато-пластинчатые медно-стальные радиаторы). Вследствие использования стальных пластин при производстве трубчато-пластинчатых радиаторов возникают множество недостатков такой конструкции – большой вес, минимальные показатели теплообмена, низкая коррозийная стойкость сердцевины, низкая вибрационная стойкость. В дальнейшем своем развитии такие радиаторы получают медную ленту вместо стальных пластин (трубчато-пластинчатые медно-стальные радиаторы), что позволяет существенно увеличить их теплоотдачу. Такой радиатор весит гораздо меньше при значительном улучшении тепловых характеристик.
★Сборные алюминиевые радиаторы★
Сборные алюминиевые радиаторы стали разрабатываться в СССР во время «холодной войны». Так как медь являлась стратегическим сырьем, исследователи стали пытаться создать алюминиевые радиаторы паяной и сборной конструкции. Сборные радиаторы имеют меньшую теплоотдачу, но дешевле в производстве.Первые попытки создания алюминиевых сборных радиаторов были предприняты на Мариупольском (Ждановском) радиаторном заводе для автомобиля ЗиС-120, но оказались не очень удачными, так как за основу была взята конструкция с плоскоовальными трубками. Плоскоовальные трубки было невероятно трудно уплотнять на торцах в месте соединения с доньями, из-за чего проект оказался очень дорогим и его скоро свернули. Радиаторов такого типа было сделано около 2 тысяч штук.
★Паяные (несборные) алюминиевые радиаторы★
Первые шаги к наиболее современным теплообменникам – алюминиевым паяным радиаторам – были сделаны в 70-х года XX века. Первые радиаторы такой конструкции изначально были разработаны для автомобилей ГАЗ 3102. К сожалению, первый опыт оказался неудачным – алюминиевый паяный радиатор не справлялся теплоотдачей, особенно в городском режиме, и поэтому скоро был заменен медно-латунным. Однако причиной его слабой теплоотдачи являлось конструктивное исполнение алюминиевой ленты – ее шаг составлял примерно 8мм. Причина такой крупноячеистой конструкции сердцевины тривиальна – на заводе, выпускающем эти радиаторы, не было технологической возможности делать меньший шаг охлаждающей ленты. Интересные разработки в области автомобильных радиаторов. Все развитие автомобильных теплообменников стремилось к увеличению теплоотдачи при сохранении габаритов и одновременном уменьшении стоимости. Темпы развития автомобильных радиаторов определялись быстрыми темпами развития автомобильных двигателей – мощности моторов росли очень быстро, и охладить его становилось все труднее. В попытках добиться результата создавались различные интересные типы радиаторов, по каким-либо причинам не вошедших в серию.